基于模數(shù)混合信道化的復(fù)雜雷達(dá)脈沖檢測(cè)算法

胡澤賓　 王鏹

摘 要：現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)需要對(duì)復(fù)雜多變的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行高靈敏度高截獲概率偵收，本文采用基于模擬信道化和數(shù)字信道化的雷達(dá)脈沖檢測(cè)融合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜雷達(dá)信號(hào)的高靈敏度偵收。采用模擬信道化可以實(shí)現(xiàn)寬濾波，采用數(shù)字信道化可以實(shí)現(xiàn)窄濾波，兩級(jí)信道化可以有效濾除帶外噪聲，提高信噪比。使用雙門(mén)限脈沖檢測(cè)融合算法，能夠保證弱小脈沖信號(hào)被完整地檢測(cè)到。

關(guān)鍵詞：脈沖檢測(cè)；數(shù)字信道化；模擬信道化

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的雷達(dá)使用頻段不斷擴(kuò)展，寬頻段的復(fù)雜多變雷達(dá)信號(hào)要求電子偵察設(shè)備幾乎具備全頻段偵收，對(duì)電子偵察技術(shù)提出了非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如果多個(gè)脈沖信號(hào)同時(shí)到達(dá)，此時(shí)雖然脈沖時(shí)域重疊但是如果頻域不重疊，可以采用信道化技術(shù)在頻域進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)多個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)的分離和檢測(cè)[12]。采用模數(shù)混合信道化技術(shù)可以先利用模擬濾波器組把接收到的寬頻段信號(hào)進(jìn)行一級(jí)粗分，然后進(jìn)行ADC采樣，接著利用數(shù)字信道化技術(shù)對(duì)低采樣信號(hào)再次進(jìn)行窄帶濾波，實(shí)現(xiàn)高靈敏度超寬頻段的同時(shí)截獲。

本文詳細(xì)論述了這種模數(shù)混合兩級(jí)信道化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)超寬頻域的高靈敏度同時(shí)覆蓋，極大地改進(jìn)了單級(jí)信道化的性能。

1 信道化

模數(shù)混合信道化接收能夠結(jié)合模擬信道化和數(shù)字信道化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)模擬信道化減小信號(hào)處理帶寬，緩解后端ADC采樣和信號(hào)處理的壓力；利用數(shù)字信道化可以進(jìn)一步提高信號(hào)信噪比，提高信號(hào)檢測(cè)靈敏度。

1.1 模擬信道化

多通道接收的改進(jìn)版是模擬信道化接收，它通過(guò)一組模擬濾波器把寬頻帶信號(hào)劃分為多個(gè)窄帶，等同于多個(gè)視頻接收機(jī)分別覆蓋一段較窄的頻帶范圍。模擬信道化主要工作流程是：外部射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬濾波器組實(shí)現(xiàn)模擬信道化分；隨后將模擬濾波器組的輸出信號(hào)進(jìn)行下變頻，用ADC采樣實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)字化。

1.2 數(shù)字信道化

數(shù)字信道化是對(duì)模擬信道化之后的數(shù)字信號(hào)使用一組數(shù)字帶通濾波器，將原始數(shù)字信號(hào)分割為多個(gè)窄頻段的信道信號(hào)。原始數(shù)字信號(hào)會(huì)根據(jù)所屬頻段的不同，選擇在不同的低速率子信道輸出。

實(shí)現(xiàn)數(shù)字信道化時(shí)，通常采用一種高效的算法來(lái)，即基于多相濾波器組的信道化結(jié)構(gòu)，其主要過(guò)程是：先對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽取，然后對(duì)抽取之后的信號(hào)進(jìn)行多相濾波，最后做FFT變換得到多個(gè)信道的樣本點(diǎn)。經(jīng)過(guò)數(shù)字信道化處理之后，低速率信號(hào)僅保留了部分原始帶寬的噪聲，提高了信噪比。

2 脈沖檢測(cè)

2.1 雙門(mén)限脈沖檢測(cè)

由于外界信號(hào)環(huán)境復(fù)雜多變，采用固定檢測(cè)門(mén)限可能會(huì)導(dǎo)致脈沖分裂，而自適應(yīng)門(mén)限非常有利于信號(hào)檢測(cè)的正確性。為了能夠在復(fù)雜環(huán)境中檢測(cè)出弱小的非合作非完整信號(hào)，本文采用雙門(mén)限檢測(cè)。

假設(shè)數(shù)字信道化之后的噪聲均值是x，噪聲方差是σ，檢測(cè)脈沖時(shí)的雙門(mén)限可以設(shè)置如下。脈沖起始和結(jié)束高門(mén)限是：

T=x（n）+aσ（n）

脈沖持續(xù)低門(mén)限是：

Tcontinue=aσ（n）

使用雙門(mén)限檢測(cè)脈沖，能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)到完整的弱小脈沖信號(hào)。

2.2 脈沖融合算法

使用信道化能夠有效地壓制帶外噪聲，但是也會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題，比如寬帶信號(hào)跨信道等。假如寬帶調(diào)頻脈沖信號(hào)帶寬很大，跨越了多個(gè)相鄰信道，就會(huì)在多個(gè)相鄰信道中連續(xù)地檢測(cè)到脈沖信號(hào)，需要將多個(gè)信道的分裂脈沖合并為同一個(gè)寬帶脈沖信號(hào)。這里根據(jù)脈沖的起止頻率以及起止時(shí)間進(jìn)行脈沖融合，融合準(zhǔn)則如下：假如檢測(cè)到的相鄰兩個(gè)脈沖起止時(shí)間有交疊，起止頻率也有交疊，即其中一個(gè)脈沖的起始時(shí)間小于另一個(gè)脈沖的結(jié)束時(shí)間，并且其中一個(gè)脈沖的起始頻率小于另一個(gè)脈沖的截止頻率，則合并兩個(gè)脈沖，兩個(gè)脈沖中較小的起始時(shí)間作為新脈沖的起始時(shí)間，較大的結(jié)束時(shí)間作為新脈沖的結(jié)束時(shí)間，較小的起始頻率作為新脈沖的起始頻率，較大的結(jié)束頻率作為新脈沖的結(jié)束頻率，并對(duì)合并之后新脈沖的脈寬、脈幅等進(jìn)行相應(yīng)的更新。如果新合并的脈沖與下一個(gè)檢測(cè)到的脈沖仍然存在起止時(shí)間和起止頻率的交疊，則將新脈沖與下一個(gè)脈沖再次進(jìn)行融合，最終得到完整準(zhǔn)確的脈沖信號(hào)。使用以上算法對(duì)檢測(cè)到的脈沖信號(hào)進(jìn)行融合處理，可以很好地解決寬帶調(diào)頻信號(hào)跨信道的問(wèn)題。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證模數(shù)混合信道化以及信號(hào)檢測(cè)融合算法的有效性，本文采用Matlab進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真設(shè)置如下：輸入信號(hào)頻率范圍為1GHz到5GHz，輸入脈沖信號(hào)為線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，中心頻率為3GHz，信號(hào)帶寬為400MHz，脈寬為40us，信噪比為9dB。模數(shù)混合信道化參數(shù)設(shè)置如下：模擬信道化帶寬為1.6GHz，ADC采樣為3.2GHz，4GHz帶寬信號(hào)分別劃分到4個(gè)模擬信道中；數(shù)字信道化的輸入信號(hào)帶寬為1.6GHz，信道個(gè)數(shù)為64，濾波器階數(shù)為384階，每個(gè)信道帶寬為25MHz。

從上表中可以看出，采用模數(shù)混合信道化技術(shù)，可以檢測(cè)到9db信噪比的脈沖信號(hào)，頻率、帶寬、脈寬檢測(cè)精度也較高。

4 結(jié)語(yǔ)

本文使用模數(shù)混合信道化和雙門(mén)限檢測(cè)融合算法來(lái)檢測(cè)復(fù)雜雷達(dá)脈沖信號(hào)，提高了脈沖信號(hào)檢測(cè)的靈敏度。

參考文獻(xiàn)：

[1]JAMES T.楊小華，譯.北京：電子工業(yè)出版社.

[2]王宏偉，趙國(guó)慶，王玉軍，鮑丹.一種寬帶數(shù)字信道化接收機(jī)[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，37（3）：487491.